5. 如圖所示為一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組,用它提升重為900 N的物體,不考慮繩重和摩擦。問:
(1)若不計滑輪重,則所用的拉力F為多大?
(2)若實際所用的拉力F為350 N,則動滑輪重多少牛?
(3)若要使物體上升3 m,則需將繩子拉動多少米?
答案:(1)300 N;(2)150 N;(3)9 m
解析:
(1)由圖可知滑輪組繩子段數$n=3$,不計滑輪重時,拉力$F=\frac{G}{n}=\frac{900\,N}{3}=300\,N$;
(2)實際拉力$F=\frac{G+G_{動}}{n}$,則$G_{動}=nF-G=3×350\,N-900\,N=150\,N$;
(3)繩子拉動距離$s=nh=3×3\,m=9\,m$。
6. 如圖所示,汽車通過滑輪組從豎直礦井中勻速提升礦石,礦石在8 s內上升8 m。已知礦石重2700 N,動滑輪重300 N,不計繩重及摩擦,在該過程中:
(1)該滑輪組既可以______,又可以______。
(2)求汽車拉力的大小。
(3)求汽車運動的速度。
(4)若繩子能承受的最大拉力是1500 N,則汽車能提升礦石的最大重力是多少牛?
答案:(1)省力;改變力的方向;(2)1000 N;(3)3 m/s;(4)4200 N
解析:
(1)滑輪組的作用是省力和改變力的方向;
(2)由圖可知$n=3$,拉力$F=\frac{G+G_{動}}{n}=\frac{2700\,N+300\,N}{3}=1000\,N$;
(3)礦石速度$v_{物}=\frac{h}{t}=\frac{8\,m}{8\,s}=1\,m/s$,汽車速度$v=nv_{物}=3×1\,m/s=3\,m/s$;
(4)由$F_{max}=\frac{G_{max}+G_{動}}{n}$得$G_{max}=nF_{max}-G_{動}=3×1500\,N-300\,N=4200\,N$。